Nanopartikel-Dispergiertechnologie

Hoch dispergierbare Nanopartikel als leicht handhabbare Pulver

Herstellprinzip hoch dispergierbarer Nanopartikelpulver.
© Elsevier

Herstellprinzip hoch dispergierbarer Nanopartikelpulver.

Dispergierte Silica Nanopartikel in einer Kautschukmatrix (Elektronenmikroskopieaufnahme).
© Elsevier

Dispergierte Silica Nanopartikel in einer Kautschukmatrix (Elektronenmikroskopieaufnahme).

Pulver, bestehend aus Nanopartikeln, welche zu mikroskaligen »Suprapartikeln« assembliert wurden.
© Fraunhofer ISC

Pulver, bestehend aus Nanopartikeln, welche zu mikroskaligen »Suprapartikeln« assembliert wurden.

Mit Nanotechnologie lässt sich heute schon ein breites Spektrum an Funktionalitäten im Labormaßstab erzeugen. Die »Nanoparticle Kitchen« des Fraunhofer ISC geht den nächsten Schritt hin zu komplexen Eigenschaftsprofilen von Partikeln und zu höheren Fertigungsmengen mittels industrietauglicher Prozessen. So wird beispielsweise die nasschemische Herstellung von Nanopartikeln mit reproduzierbaren Eigenschaften mit industriellen Trocknungsprozessen kombiniert.
 

Herausforderung

Durch Methoden der Nasschemie ist es möglich, eine Vielzahl verschiedener Nanopartikeltypen herzustellen. Bei der Trocknung dieser Partikel kommt es zur Bildung von mechanisch stabilen Aggregaten, deren Größe, Struktur, mechanische Eigenschaften und Festigkeit die anwendungstechnischen Eigenschaften bestimmen. Ein Redispergieren der entstandenen Aggregate auf Primärpartikelgröße in einer geeigneten Matrix ist erfahrungsgemäß nicht, oder nur unter großem Aufwand möglich.
 

System

Durch eine gezielte Modifizierung von Nanopartikeln in Dispersion, können die Eigenschaften der durch die Trocknung entstehenden Mikropartikelpulver gesteuert und somit vorprogrammiert werden. So können die Partikel in Abhängigkeit des Modifizierungsgrades wahlweise in mechanisch stabile Aggregate oder lockere Agglomerate, die sich in einer geeigneten Matrix wieder auf Nanoebene dispergieren lassen, arrangiert werden. Mit diesem System lassen sich die Vorteile von Pulvern (einfache Handhabung) und Nanopartikeldispersionen (vereinzelte Partikel) in einem Produkt kombinieren. Beispielhaft konnte die Verbesserung von mechanischen Eigenschaften in Autoreifen durch Zugabe partikelbasierter Füllstoffe mit kontrolliertem Dispergierverhalten im abgeschlossenen Projekt »BISYKA« gezeigt werden.
 

Angebot

Pulver mit einstellbarer Redispergierbarkeit im Nanometer Maßstab. Nanostrukturierte Mikropartikelpulver mit einstellbarem Dispergierungsverhalten und Matrix-angepassten Eigenschaften.

Reine Silicon-Matrix.
© Elsevier

Reine Silicon-Matrix.

Unmodifizierte Silica-Nanopartikel dispergiert in Silicon.
© Elsevier

Unmodifizierte Silica-Nanopartikel dispergiert in Silicon.

Modifizierte Silica-Nanopartikel dispergiert in Silicon.
© Elsevier

Modifizierte Silica-Nanopartikel dispergiert in Silicon.